CN105070549A - 一种弹簧操动机构及其分闸挚子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹簧操动机构及其分闸挚子。分闸挚子的主拐臂通过定铰点铰接在机架上，主拐臂的两自由端中一个与分闸控制件配合、另一个上通过动铰点铰接有副摆臂，副摆臂上连接有压紧弹簧。这样在整个弹簧操动机构处于分闸弹簧储能保持状态时，副摆臂撑紧在主拐臂和保持拐臂之间，副摆臂呈延伸方向过定铰点的死点状态或保持拐臂的自由端通过副摆臂向主拐臂施加以定铰点为支点的逆时针方向的扭矩，以使副摆臂别死在主拐臂和保持拐臂之间；在开始分闸时，副摆臂的自由端相对于主拐臂逆时针摆动、并让开保持拐臂的自由端的摆动空间，同时就整个分闸挚子而言，副摆臂的摆动幅度较小，从而提高了机架上空间的利用率。

Description

一种弹簧操动机构及其分闸挚子

技术领域

本发明涉及一种弹簧操动机构及其分闸挚子。

背景技术

目前，高压开关设备中，断路器机构大多采用弹簧操动机构，其主传动主要是采用四连杆和五连杆结构，其传动环节零部件较多，可靠性低，成本高。

中国专利文献CN103456558A（公布日为2013年12月18日）公开了“一种真空断路器的操作机构”，包括机架及其上装配的储能机构、合闸机构、分闸机构及输出机构，储能机构包括装配在机架上的储能轴，储能轴的两端分别通过储能拐臂连接储能拉簧；合闸机构包括装配在机架上的合闸半轴、固定在储能轴上的驱动凸轮及处于合闸半轴和驱动凸轮之间的储能保持挚子，当储能轴储能到位时，储能保持挚子的两端分别顶紧在驱动凸轮和合闸半轴上，以保持储能轴的储能状态；分闸机构包括装配在机架上的分闸半轴及固定在储能轴上的分闸挚子；输出机构包括装配在机架上的输出转轴，输出转轴通过连接拐臂和连杆机构连接绝缘拉杆，输出转轴上装配有与驱动凸轮配合的动力拐臂及与分闸挚子配合的保持拐臂，动力拐臂在驱动凸轮的撞击下带动主轴转动，而在输出转轴处于合闸状态时，分闸挚子的两端分别顶紧在保持拐臂和分闸半轴上。这样在储能过程中，当储能轴转动到位后，储能保持挚子的两端分别顶紧在驱动凸轮和合闸半轴上，以保持储能轴的储能状态；在合闸过程中，通过转动合闸半轴，解除合闸半轴对储能保持挚子的约束，此时储能轴也解除约束，储能轴将带动驱动凸轮撞击驱动拐臂的自由端，以使驱动拐臂带动输出转轴转动，直至输出转轴转动到合闸到位位置时，分闸挚子的两端分别顶紧在保持拐臂和分闸半轴上，以使输出转轴保持在合闸状态；在需要分闸时，通过转动分闸半轴，使得分闸半轴松开分闸挚子，使得保持拐臂解除约束，输出转轴在分闸弹簧的作用下转动至分闸状态。但因分闸挚子和保持拐臂相互配合的部位相对于各自的其余部位是相对固定或一体设置的，所以在开始分闸动作时，为让开保持拐臂的转动半径，分闸挚子需转动较大的角度，从而在分闸机构布置时，需给分闸挚子留出较大的摆动空间，导致操动机构的机架上有限的安装空间被浪费，也增大了操动机构拆装的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种分闸脱扣时摆动幅度小的分闸挚子，同时本发明还提供了一种使用该分闸挚子的弹簧操动机构。

为了实现以上目的，本发明中弹簧操动机构的技术方案如下：

弹簧操动机构，包括机架及其上转动装配的保持拐臂、分闸挚子，分闸挚子的一端用于与保持拐臂的自由端配合，分闸挚子的另一端连接有用于在分闸弹簧储能保持时通过分闸挚子锁定保持拐臂、在开始分闸时释放分闸挚子而解除对保持拐臂的约束的分闸控制件，并定义分闸挚子在让开保持拐臂的自由端时的转动方向为顺时针方向，分闸挚子包括通过定铰点转动装配在机架上的主拐臂，主拐臂的两自由端中一个与分闸控制件配合、另一个通过动铰点铰接有副摆臂，副摆臂上连接有向其施加顺时针方向的扭矩、以用于将副摆臂的自由端压紧在保持拐臂的自由端上的压紧弹簧，并在分闸弹簧储能保持时，副摆臂撑紧在主拐臂和保持拐臂之间，副摆臂呈延伸方向过定铰点的死点状态或保持拐臂的自由端通过副摆臂向主拐臂施加以定铰点为支点的逆时针方向的扭矩；在开始分闸时，主拐臂在副摆臂的铰接端和保持拐臂在副摆臂的自由端均向副摆臂施加逆时针方向的扭矩，副摆臂的自由端相对于主拐臂逆时针摆动、并让开保持拐臂的自由端的摆动空间。

保持拐臂的自由端上凸设有在分闸弹簧储能保持时阻止副摆臂的自由端脱出的止脱挡沿，止脱挡沿的靠近保持拐臂铰接部的一侧具有用于在开始分闸时向逆时针方向顶推副摆臂的自由端的顶推面。

定铰点上转动装配有转动轴线与分闸挚子重合的储能保持挚子，储能保持挚子和分闸挚子可相对转动。

副摆臂的自由端上转动装配有与保持拐臂的自由端滚动配合的分闸滚轮。

压紧弹簧为装配在主拐臂和副摆臂之前的扭簧。

机架上装配有相对于保持拐臂固定设置的输出拐臂，输出拐臂上开设有沿悬伸方向延伸的连接长孔，连接长孔内沿孔长方向导向装配有连接滑块，连接滑块铰接在输出拐臂的自由端和绝缘拉杆的输入端之间。

分闸挚子和保持拐臂的同侧设有转动装配在机架上的驱动凸轮，并在机架上装配有与保持拐臂相对固定设置的动力拐臂，动力拐臂用于在开始合闸时被驱动凸轮撞击而逆时针转动。

分闸控制件为转动装配在机架上的分闸半轴。

本发明中分闸挚子的技术方案如下：

分闸挚子，包括用于通过定铰点转动装配在机架上的主拐臂，主拐臂的两自由端中一个用于与分闸控制件配合、另一个上通过动铰点铰接有副摆臂，副摆臂上连接有向其施加顺时针方向的扭矩、以用于将副摆臂的自由端压紧在保持拐臂的自由端上的压紧弹簧。

副摆臂的自由端上转动装配有用于与保持拐臂的自由端滚动配合的分闸滚轮。

本发明中分闸挚子的主拐臂通过定铰点铰接在机架上，主拐臂的两自由端中一个用于与分闸控制件配合、另一个上通过动铰点铰接有副摆臂，副摆臂上连接有向其施加顺时针方向的扭矩、以用于将副摆臂的自由端压紧在保持拐臂的自由端上的压紧弹簧。这样在整个弹簧操动机构处于分闸弹簧储能保持状态时，副摆臂撑紧在主拐臂和保持拐臂之间，副摆臂呈延伸方向过定铰点的死点状态或保持拐臂的自由端通过副摆臂向主拐臂施加以定铰点为支点的逆时针方向的扭矩，以使副摆臂别死在主拐臂和保持拐臂之间，而整个分闸挚子又锁定在保持拐臂和分闸控制件之间；在开始分闸时，主拐臂在副摆臂的铰接端和保持拐臂在副摆臂的自由端均向副摆臂施加逆时针方向的扭矩，副摆臂的自由端相对于主拐臂逆时针摆动、并让开保持拐臂的自由端的摆动空间，通过副摆臂的让开动作，可保证保持拐臂在分闸弹簧的带动下转动，实现分闸动力的输出，同时就整个分闸挚子而言，副摆臂的摆动动作较小，这样就可以用副摆臂的摆动动作带体整个分闸挚子的摆动动作来控制保持拐臂的锁定和释放，从而减少了分闸动作时分闸挚子的摆动幅度，也就减少了整个操动机构中分闸挚子动作所需的空间，提高了机架上空间的利用率。

附图说明

图1是本发明的弹簧操动机构的实施例在分闸未储能状态下的结构示意图；

图2是图1的后视图；

图3是本发明的弹簧操动机构的实施例在分闸已储能状态下的结构示意图；

图4是图5和图6的后视图；

图5是本发明的弹簧操动机构的实施例在合闸未储能状态下的结构示意图；

图6是图5的后视图；

图7是本发明的弹簧操动机构的实施例在合闸已储能状态下的结构示意图；

图8是图7的后视图。

具体实施方式

本发明中弹簧操动机构的实施例：如图1至图8所示，该弹簧操动机构是一种应用于环网柜和开关柜中断路器机构的12kV高传动效率弹簧操动机构，包括机架及其上转动装配的储能转轴、挚子转轴、输出转轴，储能转轴处于挚子转轴的轴心和输出转轴的轴心的连线左侧，挚子转轴间隔布置在输出转轴的上方。储能转轴上止旋装配有驱动凸轮2和储能拐臂1，储能拐臂1处于驱动凸轮2的前侧、并用于连接储能弹簧，驱动凸轮2的自由端转动装配有保持滚轮13。挚子转轴上装配有转动轴线相互重合的储能保持挚子10和分闸挚子，分闸挚子处于储能保持挚子10的前侧，且分闸挚子可相对于储能保持挚子10转动，其中分闸挚子由主拐臂11、副摆臂9和压紧弹簧组成，主拐臂11以挚子转轴为定铰点转动装配在机架上，主拐臂11为L形拐臂，主拐臂11的上自由端连接有转动装配在机架上的分闸半轴12，主拐臂11的下自由端通过动铰点与副摆臂9的铰接端铰接，所述压紧弹簧为装配在副摆臂9的铰接端和主拐臂11的下自由端之间的复位扭簧，该复位扭簧向副摆臂9施加使其逆时针转动的扭矩，而副摆臂9的自由端转动装配有分闸滚轮8。输出转轴为花键轴，输出转轴上止旋装配有动力拐臂4、保持拐臂7和输出拐臂5，其中保持拐臂7向左上方悬伸，保持拐臂7的自由端上凸设有止脱挡沿，止脱挡沿朝右的侧面位顶推面；动力拐臂4朝左下方悬伸，动力拐臂4的自由端上转动装配有合闸滚轮3；输出拐臂5向右下方悬伸，输出拐臂5的悬伸端上开设有沿悬伸方向延伸的连接长孔，连接长孔内沿孔长方向导向装配有连接滑块6，连接滑块6铰接在输出拐臂5的自由端和绝缘拉杆的输入端之间，以通过输出拐臂5带动绝缘拉杆上下运动进行合分闸操作。在分闸弹簧储能保持时，副摆臂9撑紧在主拐臂11和保持拐臂7之间，保持拐臂7的自由端通过副摆臂9向主拐臂11施加以定铰点为支点的逆时针方向的扭矩，且止脱挡沿能够阻止副摆臂9的自由端脱出；在开始分闸时，主拐臂11在副摆臂9的铰接端和保持拐臂7在副摆臂9的自由端均向副摆臂9施加逆时针方向的扭矩，并在止脱挡沿的顶面对分闸滚轮8的顶推作用下，副摆臂9的自由端相对于主拐臂11逆时针摆动、并让开保持拐臂7的自由端的摆动空间。

本实施例中弹簧操动机构的工作过程如下：

如图1和图2所示的分闸未储能状态，整个弹簧操动机构处于初始状态，储能弹簧和分闸弹簧均未储能，且绝缘拉杆处于分闸状态。

储能过程。在初始状态下，弹簧操动机构的储能电机通电，在储能转轴的带动下，驱动凸轮2和储能拐臂1顺时针转动，直至储能拐臂1将储能弹簧拉长到设定位置，同时驱动凸轮2上的保持滚轮13也会被储能保持挚子10锁定，如图3和图4所示的分闸已储能状态，此时切断储能电机电源，储能结束，整个弹簧操动机构处于合闸储能保持状态。

合闸过程。在图3和图4位置，触发合闸电磁铁，合闸电磁铁推动储能保持挚子10顺时针转动，储能保持挚子10解除对保持滚轮13的约束，以使驱动凸轮2在储能弹簧的带动下顺时针旋转，且驱动凸轮2在旋转过程中会碰撞动力拐臂4上的合闸滚轮3，以使动力拐臂4带动输出转轴、输出该笔、保持拐臂7逆时针旋转到图5和图6所示合闸未储能状态位置，同时在复位扭簧的作用下副摆臂9会带动分闸滚轮8回到保持拐臂7的自由端，整个弹簧操动机构处于合闸保持状态，也处于分闸弹簧储能保持状态。

在图5和图6位置启动储能电机的至图7和图8所示的合闸已储能状态的话，驱动凸轮2和储能拐臂1重复储能过程中顺时针转动的动力，使得整个弹簧操动机构再次处于合闸储能保持状态。

分闸过程。在图5和图6位置，在手动分闸机构或分闸电磁铁的作用下，旋转分闸半轴12，主拐臂11从分闸半轴12的半轴槽中顺时针旋转，以使主拐臂11的下自由端带动副摆臂9的铰接端顺时针旋转，同时保持拐臂7会在动力拐臂4上连接的分闸弹簧的作用下压动副摆臂9的自由端逆时针旋转，以使副摆臂9解除对保持拐臂7的约束，使得输出拐臂5可在分闸弹簧的作用下顺时针旋转到图1和图2位置，并带动绝缘拉杆执行分闸动作。

本实施例中弹簧操动机构传动结构简单，零部件极少，通过驱动凸轮2直接撞击动力摆臂带动绝缘拉杆和灭弧室合分闸操作，相比于常见的四连杆机构(VS1)，本发明主传动零部件可减少3个环节，相对与五连杆机构(VK)减少4个传动环节，结构紧凑，占空间小。输出摆臂的输出角度相比较于VS1机构能减小30%，输出摆臂在分合闸过程中摆动的幅度H也得以减少，输出角度越小，损失的效率就越小，提高传动效率。因此本实施例中弹簧操动机构中分闸挚子适合于小角度和大角度的脱扣装置，可以用于不同的机构上，来实现大小角度的输出，并能可靠保持和脱扣。

在其他实施例中，压紧弹簧也可以是连接在副摆臂与主拐臂之间或副摆臂与机架之间的普通螺旋柱状弹簧。

在其他实施例中，控制主拐臂的锁定和释放的也可以直接是分闸电磁铁或手动分闸顶杆等，以通过这些分闸控制件替换分闸半轴执行主拐臂的锁定和释放。

在上述实施例中，在整个弹簧操动机构处于分闸弹簧储能保持状态时，副摆臂撑紧在主拐臂和保持拐臂之间，保持拐臂的自由端通过副摆臂向主拐臂施加以定铰点为支点的逆时针方向的扭矩，以通过分闸半轴在分闸挚子逆时针转向上的挡止作用，保证分闸挚子处于锁定状态，而在其他实施例中，在整个弹簧操动机构处于分闸弹簧储能保持状态时，副摆臂也可以呈延伸方向过定铰点的死点状态，通过死点位置是的分闸挚子无法转动，保证分闸挚子处于锁定状态。

本发明中分闸挚子的实施例：本实施例中分闸挚子的结构与上述实施例中分闸挚子的结构相同，因此不再赘述。

Claims (10)

1.弹簧操动机构，包括机架及其上转动装配的保持拐臂、分闸挚子，分闸挚子的一端用于与保持拐臂的自由端配合，分闸挚子的另一端连接有用于在分闸弹簧储能保持时通过分闸挚子锁定保持拐臂、在开始分闸时释放分闸挚子而解除对保持拐臂的约束的分闸控制件，并定义分闸挚子在让开保持拐臂的自由端时的转动方向为顺时针方向，其特征在于，分闸挚子包括通过定铰点转动装配在机架上的主拐臂，主拐臂的两自由端中一个与分闸控制件配合、另一个通过动铰点铰接有副摆臂，副摆臂上连接有向其施加顺时针方向的扭矩、以用于将副摆臂的自由端压紧在保持拐臂的自由端上的压紧弹簧，并在分闸弹簧储能保持时，副摆臂撑紧在主拐臂和保持拐臂之间，副摆臂呈延伸方向过定铰点的死点状态或保持拐臂的自由端通过副摆臂向主拐臂施加以定铰点为支点的逆时针方向的扭矩；在开始分闸时，主拐臂在副摆臂的铰接端和保持拐臂在副摆臂的自由端均向副摆臂施加逆时针方向的扭矩，副摆臂的自由端相对于主拐臂逆时针摆动、并让开保持拐臂的自由端的摆动空间。

2.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，保持拐臂的自由端上凸设有在分闸弹簧储能保持时阻止副摆臂的自由端脱出的止脱挡沿，止脱挡沿的靠近保持拐臂铰接部的一侧具有用于在开始分闸时向逆时针方向顶推副摆臂的自由端的顶推面。

3.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，定铰点上转动装配有转动轴线与分闸挚子重合的储能保持挚子，储能保持挚子和分闸挚子可相对转动。

4.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，副摆臂的自由端上转动装配有与保持拐臂的自由端滚动配合的分闸滚轮。

5.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，压紧弹簧为装配在主拐臂和副摆臂之前的扭簧。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的弹簧操动机构，其特征在于，机架上装配有相对于保持拐臂固定设置的输出拐臂，输出拐臂上开设有沿悬伸方向延伸的连接长孔，连接长孔内沿孔长方向导向装配有连接滑块，连接滑块铰接在输出拐臂的自由端和绝缘拉杆的输入端之间。

7.根据权利要求6所述的弹簧操动机构，其特征在于，分闸挚子和保持拐臂的同侧设有转动装配在机架上的驱动凸轮，并在机架上装配有与保持拐臂相对固定设置的动力拐臂，动力拐臂用于在开始合闸时被驱动凸轮撞击而逆时针转动。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的弹簧操动机构，其特征在于，分闸控制件为转动装配在机架上的分闸半轴。

9.分闸挚子，其特征在于，包括用于通过定铰点转动装配在机架上的主拐臂，主拐臂的两自由端中一个用于与分闸控制件配合、另一个上通过动铰点铰接有副摆臂，副摆臂上连接有向其施加顺时针方向的扭矩、以用于将副摆臂的自由端压紧在保持拐臂的自由端上的压紧弹簧。

10.根据权利要求9所述的分闸挚子，其特征在于，副摆臂的自由端上转动装配有用于与保持拐臂的自由端滚动配合的分闸滚轮。